大内径金属离子掺杂硅胶整体亲和色谱柱研究

A monolithic stationary phase is a continuous unitary porous structure. The monolithic stationary phases have attracted increasing interest in liquid chromatography because of their easy preparation, better hydrodynamic properties and high performance, even at high flow rates with direct effect on the efficiency in separations compared to conventional packed columns. However, the production of large size monoliths is hampered by a fundamental roadblock. Polymerizations are exothermal reactions and the amount of heat that they generate is significant. The bed heats up during this critical operation. Therefore, the control of the stability and homogeneity of the bed is very difficult because of heat and capillary effect. The preparation of the large scale monolithic column has been difficult..In this project, the sol-gel processing will be investigated quantitatively and qualitatively of metallic ion (Ti4+、Fe3+、Cu2+) doped-silica monolithic column. The results will direct the preparation of large size monolithic column. Obtained column will be applied to separate and purify the bio-molecules with high structure selectivity.

无机整体色谱固定相具有传质快，谱带展宽小、机械性能好的特点，其孔隙度及渗透性较传统的颗粒柱更好，在高流速下压力远低于颗粒型填充柱，且柱效更高。但在制备过程中因为热效应及毛细管效应等问题，常造成柱床坍塌、断裂和脱壁等结构均匀性等方面缺陷。因此，基于原位聚合的大内径、结构均匀整体柱的制备非常困难，使其在大规模分离纯化方面受到很大限制。金属离子螯合亲和色谱是基于有机分子特定结构与金属离子间的配位作用进行分离的高选择性方法，是磷酸化蛋白质组学研究中最常用的磷酸化肽段富集技术之一；因为整体柱制备问题的限制，目前尚没有大内径金属离子亲和无机整体色谱柱的报道。.本研究拟通过对金属离子掺杂无机硅胶整体柱的制备过程进行定性定量研究，优化出掺杂硅胶整体柱的制备条件，制备出结构均一的大内径的金属（Ti4+、Fe3+、Cu2+）掺杂硅胶整体柱，并将之应用于生物样品的结构高度选择性的亲和制备分离。

通过玻璃基底与整体材料间的反应过程监测，筛选出整体柱内壁的最佳处理方法及纳米表面氧化刻蚀液，有效解决了溶胶-凝胶过程中整体材料脱壁问题。 .通过优化催化剂、反应溶剂（包括离子液）及整体材料表面改性和干燥方法，成功制备大体积（20 cm × 0.5-4 cm )整体硅基气凝胶柱床材料，具有大的比表面积、高孔隙率及通孔结构，无断裂和坍塌现象，为大内径整体柱的制备提供了合成基础；并延伸到纸基修饰，有效提高了纸喷雾质谱的分离纯化及离子化效率。 .对不同金属离子的亲和行为及整体材料表面固载方法研究进行了研究，成功制备了Fe3+、Cu2+、Ni2+、Ag+等金属离子负载的大内径金属离子亲和整体柱及纸基，为中药及食品安全分析提供了高效富集及离子化增强材料。.利用合成的材料，对食品安全、中草药成分分析及纯化进行了实际应用研究，结果表明所研制的材料可有效提升相关分析的分析通量及准确性，且分离纯化及分析的特异性有很大提高，方法的抗干扰能力得以提升。 .共发表研究论文19篇，申请国家发明专利授权2项，出版学术专著2本。 .培养毕业研究生共计10人，包括博士3人，硕士7人。自2019年开始，与荷兰Wageningen大学开始合作培养博士研究生2人。 .课题负责人在研究过程中分别获批：国家留学基金委“2020年创新型人才国际合作培养项目”-“高活性天然产物挖掘与应用国际人才培养（荷兰及德国）”（项目负责人）；第二届国家食品安全标准评审委员会委员（2019年）。“植化单体开发与利用”湖南省重点实验室验收通过（2018年）。受邀在国际食品安全会议（布拉格）上做会议口头报告（2019年）。